机械动力学第五章

机械系统动力学内容简介

课程编号：B0200013C 课程名称：机械系统动力学

英文译名：Dynamic Analysis of Mechanical System

适用学科：机械设计及理论 机械制造及其自动化 机械电子工程

先修课程：机械振动

开课院（系）：机电工程学院 机械设计系

任课教师：陆念力 （教授）、陈照波 （教授）、焦映厚（教授）、兰朋 （副教授）

内容简介：

机械动力学是一门研究机械在力作用下的运动和机械在运动中产生的力的科学。在机械动力学发展过程中先后产生了并存在着四种不同水平的分析方法，即静力分析、动态静力分析、动力分析和弹性动力分析方法。前三种分析方法中，构件均被假定为刚性，第四种分析方法计入了构件的弹性，以提高设计分析的精度。本教程中，机械动力学划分为机械刚体动力学和机构弹性动力学两大部分。在机械刚体动力学部分将介绍机构的动态静力分析、连杆机构的平衡、机械系统动力学分析。在机械弹性动力学部分将介绍回转机械的振动问题，连杆机构弹性动力学和机械系统弹性动力学。本课程还将介绍一些有关的多柔体系统动力学分析理论与方法。

主要教材：

1.《机械动力学》 张策 编著 高等教育出版社 2000年4月

2.《柔性多体系统动力学》 陆佑方 高等教育出版社 1996年7月

3.《高等动力学》 毕学涛 高等教育出版社 1994年12月

参考文献：

1.《弹性连杆机构的分析与设计》 张策 机械工业出版社 1997年8月

2.《计算多体系统动力学》 洪嘉振 高等教育出版社 1999年7月

机械系统动力学教学大纲

课程编号：B0200013C

课程名称：机械系统动力学

开课院系：机电工程学院 机械设计系 任课教师：陆念力、陈照波、焦映厚、兰朋

先修课程：机械振动

适用学科范围：机械设计及理论、机械制造及其自动化、机械电子工程

实用标准文案

精彩文档 《第五章 轮系及其设计》知识总结

小组成员：何春江 陈彦智 陈肯

第一节 轮系的分类

根据轮系中各个齿轮的轴线位置相对于机架的关系，轮系可分为两大类。定轴轮系和周转轮系由这两种轮系组合成的轮系称复合轮系（或混合轮系）。

第二节 定轴轮系及其设计

本节将主要讨论以下几个问题：

1）定轴轮系的运动学分析，主要内容是讨论定轴轮系的传动比计算。

2）定轴轮系的动力学分析，主要内容是讨论定轴轮系的传动效率计算。

一、定轴轮系的传动比计算

传动比kkknni111。式中ω和n分别表示轴的角速度和轴的每分钟转数。轮系的传动比计算，除了需要确定i1k的大小之外，还需确定输入轴与输出轴的转向关系。

1）传动比大小的计算

定轴轮系的传动比等于组成该轮系的各级齿轮传动比的连乘积。传动比的大小等于各对相互啮合的齿轮中，所有从动轮齿数的连乘积与所有主动轮齿数的连乘积之比。即

积所有主动轮齿数的连乘积所有从动轮齿数的连乘定轴轮系的传动比

2）定轴轮系输入、输出轴转向关系的确定

定轴轮系中各轮的转动方向以及输入、输出轴的转动方向可用标注箭头的方法来确定。两外啮合圆柱齿轮表示转向的箭头方向不是相背，便是相向；两内啮合圆柱齿轮表示转向的箭头方向总是一致的；相啮合的两圆锥齿轮转向的箭头方向不是同时指向节点，便是同时背实用标准文案

精彩文档 离节点；蜗轮蜗杆传动方向可根据蜗杆螺旋线的旋向（右旋蜗杆用右手判断、左旋蜗杆用左手判断）和蜗杆的转动方向（用四个指头握住蜗杆、使四指尖的弯曲方向与蜗杆转动的方向一致，这时大姆指表示的方向为蜗轮不动时蜗杆旋进的方向。但因蜗杆被约束不能旋进，则在啮合点处蜗轮应沿蜗杆旋进的反方向运动）来确定蜗轮的转向。

对于所有齿轮轴线相互平行的定轴轮系，轮系中所有齿轮的转向相对于输入轴的转向，不是相同就是相反。因此由圆柱齿轮组成的定轴轮系的传动比的大小及输出轴的转向关系可表示为：

第二篇 动力学

第五章 刚体动力学的基本概念

一、目的要求

1．深入地理解力、刚体、平衡和约束等重要概念。

2．静力学公理（或力的基本性质）是静力学的理论基础，要求深入理解。

3.能正确地将力沿坐标轴分解和求力在坐标轴上的投影，对合力投影定理有清晰的理解。

4. 理解力对点之矩的概念，并能熟练地计算。

5．深入理解力偶和力偶矩的概念，明确力偶的性质和力偶的等效条件。

6．明确和掌握约束的基本特征及约束反力的画法。

7．熟练而正确地对单个物体与物体系统进行受力分析，画出受力图。

二、基本内容

1．重要概念

1）平衡：物体机械运动的一种特殊状态。在静力学中，若物体相对于地面保持静止或作匀速直线平动，则称物体处于平衡。

2）刚体：在力作用下不变形的物体。刚体是静力学中的理想化力学模型。

3）约束：对非自由体的运动所加的限制条件。在刚体静力学中指限制研究对象运动的物体。约束对非自由体施加的力称为约束反力。约束反力的方向总是与约束所能阻碍的物体的运动或运动趋势的方向相反。

4）力：物体之间的相互机械作用。其作用效果可使物体的运动状态发生改变和使物体产生变形。前者称为力的运动效应或外效应，后者称为力的变形效应或内效应，理论力学只研究力的外效应。力对物体作用的效应取决于力的大小、方向、作用点这三个要素，且满足平行四边形法则，故力是定位矢量。

5）力的分类：集中力、分布力；主动力、约束反力

6）力系：同时作用于物体上的一群力称为力系。按其作用线所在的位置，力系可以分为平面力系和空间力系，按其作用线的相互关系，力系分为共线力系、平行力系、汇交力系和任意力系等等。 7）等效力系：分别作用于同一刚体上的两组力系，如果它们对该刚体的作用效果完全相同，则此两组力系互为等效力系。

8）平衡力系：若物体在某力系作用下保持平衡，则称此力系为平衡力系。

9）力的合成与分解：若力系与一个力FR等效，则力FR称为力系的合力，而力系中的各力称为合力FR的分力。力系用其合力FR代替，称为力的合成；反之，一个力FR用其分力代替，称为力的分解。

5-1某筛煤机的筛子以 600 rpm 的频率作往复运动，机器重 500 kN，基频为 400

rpm。若装上一个重 125 kN的吸振器以限制机架的振动，求吸振器的弹簧刚度 k2

及该系统的两个固有频率。

解：1122122220sin00xkkkxMtxkkxm&&&&

211222222sin0xtkkMkxkkm

2222221221222221221222sin()sin0()()()()kmktkkkMkmtXkkMkmkkMkmk

422122121210kkkkkMMMM

2222222400kM 221111403kM

222211100kMMM

422122121210kkkkkMMMM  422449610064100

 221130 ，222548 135.82/rads，273.54/rads

5- 2 求如图所示系统的固有频率和主振型。( 杆为刚性，不计质量。)

解：

22222()2()333lJmlmml

12xxl

由1212212(2)(2)mxmxkxxkxx&&&& 得

121220mxmxkxkx&&&&

由12211224545()(2)(2)33333BAllllJmlxxFFkxxkxx&&&&&& 得

12122214130mxmxkxkx&&&&

所以112220221413xxmmkkxxmmkk&&&&